变速器换挡拨叉毕业设计.docx
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变速器换挡拨叉毕业设计
课程设计任务书
一.设计题目：
如图
（1）设计变速器换挡叉的机械加工工艺规程及夹具设计规程
二、原始数据和技术要求：
1.该零件图样一张
2.生产纲领：
大批量生产
3.生产条件:
金工车间加工
三、设计内容与要求：
1、毛坯图1张如图
（2）；
2、制定零件的机械加工工艺规程，填写机械加工工艺过程卡片及所有工序的机械加工工序卡片1套；
3、设计说明书1份。
图
（1）
四、进度安排（四周）：
序号
内容
基本要求
时间（天）
备注
1
准备阶段
⑴阅读、研究任务书；明确设计内容和要求。
⑵阅读教材和课程设计指导书。
⑶准备好绘图工具、设计资料和手册等。
课程设计前进行
2
绘制零件图
⑴提高识图和绘图能力
⑵了解零件的各项技术要求
1
3
制定工艺路线
⑴掌握工艺路线的制定方法和步骤
⑵初步拟定零件的工艺路线
制定零件的工艺路线
1
4
工序设计
⑴掌握工序设计的方法和步骤
⑵编制工序，绘制工序图
4
5
编写设计计算说明书
整理和编写设计说明书
2
6
设计夹具和误差分析
1，设计夹具
2，分析误差
3
7
答辩或检验
咨询老师解决问题
1
8
合计
12
学生姓名
学号
专业
班级
指导教师
教研室主任签名：
年月日
前言
课程设计是数控技术专业教学计划所设的重要实践性教学环节，也是理论联系实际的重要环节，学生能利用所学的基础知识，专业基础知识和设计手册等资料，设计中等复杂程度零件的制造工艺过程，通过课程设计，巩固所学的知识，掌握机械制造设计的一般方法和程序，熟悉设计过程即注意事项，在设计的过程中，学习一些专业前沿知识和设计经验，具体要求如下：
1、培养学生综合运用所学基础课，专业基础和专业课及知识，分析和解决加工过程技术问题的工作能力。
2、巩固，深化和扩大学生所学基本理论，基本知识和基本技能。
3、培养学生查阅文献和收集资料的能力，理论分析和能力，制定设计或实验方案的能力，设计计算和绘图能力，计算机应用能力，撰写论文和设计说明书的能力等。
4、培养学生的创新能力和团队精神，树立良好的学术思想和工作作风。
编者
2009年12月
毕业设计任务书------------------------------------------1
前言----------------------------------------------------3
1.零件的工艺分析----------------------------------------5
1.1零件的功用结构及特点------------------------------5
1.2主要的加工表面及要求------------------------------5
2.毛坯的选择--------------------------------------------5
2.1确定毛坯的类型，制造方法和尺寸及其公差------------5
2.2确定毛坯的技术要求--------------------------------5
2.3绘制毛坯图----------------------------------------5
3.基准选择---------------------------------------------6
4.拟订机械加工路线-------------------------------------6
4.1确定各表面的加工方法-------------------------------6
4.2拟订加工路线---------------------------------------6
5.确定机械加工余量-------------------------------------7
6选择机床设备和工艺设备--------------------------------8
6.1选择机床-------------------------------------------8
6.2刀具选择-------------------------------------------8
6.3选用夹具-------------------------------------------8
6.4选择量具-------------------------------------------8
7.确定切削用量及基本工时--------------------------------9
7.1工序40--------------------------------------------------------------------9
7.2工序70----------------------------------------------10
7.3工序100-------------------------------------------11
8.填写工艺文件-------------------------------------------11
9.机床夹具设计-------------------------------------------22
9.1定位方案及定位元件的选择和设计--------------------22
9.2导向方案及导向元件的选择和设计---------------------------------22
9.3夹紧装置设计----------------------------------------23
9.4绘制夹具装配图-------------------------------------24
9.5绘制夹具零件图-------------------------------------25
10.总结---------------------------------------------------27
参考文献--------------------------------------------------28
1．零件的工艺分析
1.1零件的功用,结构及特点
该零件是以φ15.81F8孔套在轴上,并用螺钉径M10×1-7H螺纹孔与轴定位,换挡叉脚卡在双联齿轮中的轴中,变速操作机构通过换挡叉头部的操纵槽带动换挡叉与轴一起在变速箱中滑动,换挡叉脚拨动双联齿轮在花键轴上滑动,就可实现变速功能,从而实现变速器变速。
换挡叉的主要工作表面为操纵槽换挡插脚两端面。
主要配合面为φ15.81F8孔，M10×1-7H螺纹孔和换挡叉脚侧面51。
该零件属于特殊形状零件，但复杂程度一般。
由于换挡叉在工作时表面承受一定的压力，因此，要求有一定的强度和韧度。
1.2主要加工表面及其要求
1换挡叉安装孔
孔径Φ15.81F8孔是换挡叉的安装孔，其形状公差遵守包容要求，表面粗糙度Ra12.5µm。
2换挡叉脚端面
换挡叉脚端面的厚度为5.9mm，两端面对孔φ15.81F8轴线的垂直度公差为0.15mm，内端面与操纵槽的对称面的距离为33.5+0.15mm，表面粗糙度Ra为6.3µm。
3换挡叉脚内侧面
换挡叉脚内侧面的宽度为51mm,其对称面与换挡叉头对称面同属一个面表面粗糙度Ra为6.3µm。
4换挡叉头两侧面
换挡叉脚端面的厚度为9.65mm,对称面与φ15.81F8孔及换挡叉脚面属同一面，表面粗糙度Ra为6.3µm。
5操纵槽
操纵槽的宽度为14.2mm,槽底为半圆，半径为R7.1，深度为19.1mm,对称面与换挡叉头内端面的距离为27.6mm,表面粗糙度Ra为12.5µm，槽平面部分的倒角为0.8×45°。
6螺纹孔端面
螺纹孔M10×1-7H的端面的粗糙组要求为Ra12.5um。
2．毛坯的选择
2.1确定毛坯的类型，制造的方法和尺寸及其公差
①因零件的材料为锻件，要求成批生产，换挡叉的轮廓尺寸不大且有较多不需要加工的表面，所以毛坯选用模锻锻造成形。
②换挡叉属特殊形零件，且加工过程中利用不加工表面进行定位的工序较多又是成皮生产，故零件的毛坯选用为锻模。
锻件公差等级为CTB（见表3-1），加工余量查表3-10，换挡叉脚内侧面留单边余量为2mm,φ15.81F8孔不锻出,孔左右两端面的加工余量为2mm.换挡叉头两端面的单边余量为4.25mm.huand换挡叉脚内平端面为1.9mm,外凸端面为2.2mm,操纵槽不锻出,单边余量为7.1mm.
2.2确定毛坯的技术要求
①未注明锻造图角为R15,拨模斜度为7°
②锻件正火硬度为180HBS
③材料:
35钢
2.3绘制毛坯图
根据任务书图35变速器换挡叉零件图,在各加工表面上加上机械加工余量,绘制毛坯图,并标注尺寸和技术要求。
3．基准的选择
该换档叉零件图中教多尺寸及形位公差以Φ15.81F8孔及其端面为设计基准的。
因此，必须首先加工出Φ15.81F8孔端面及其孔Φ15.81F8，为后续工序作为基准。
根据粗、精基准选择原则，确定各工表面的基准如表3-11所示。
3-11加工表面的基准
序号
加工部位
基准选择
1
Φ15.81F8孔
换档叉头外形轮廓及端面（粗基准）
2
换档叉脚两端面
Φ15.81F8孔及其端面
3
换档叉脚内侧面510+0.1
Φ15.81F8孔换档叉脚端面及叉脚外侧面
4
换档叉头内侧面
Φ15.81F8孔及叉头内侧面
5
操纵槽
叉头端面及叉脚两端面
6
M10×1-7H螺纹孔
操纵槽中心线及Φ15.81F8孔
4．拟订机械加工工艺路线
4.1确定表面的加工方法
Φ15.81F8孔端面的加工方法为铣削，Φ15.81F8孔的加工方法为钻、扩、铰和孔口倒角，换档叉脚两端面的加工方法铣削-吹砂，其内侧面的加工方法为铣削，叉头两端面、操纵槽的加工方法为铣削，M10×1-7H的加工方法为先铣其端面，后定位钻Φ8孔，深度是8mm，再用机用丝锥攻丝，使其达到M10×1-7H的要求。
具体加工方法分析如下：
① Φ15.81孔端面的粗糙度要求为Ra12.5µm，公差等级为IT12，粗铣。
② Φ15.81孔内表面粗糙度为Ra3.2µm，公差等级为IT8，查表4-3知Φ15.81F8孔可用钻-扩-铰 。
③Φ15.81孔口倒角未说明，公差等级为IT14，粗糙度为Ra12.5µm，粗车。
④换档叉脚两端面，粗糙度为Ra6.3µm，公差等级为IT12，查表4-5知粗铣可达到要求。
换挡叉脚局部淬火，然后进行吹砂。
⑤ 换档叉脚内侧面510+0.1 ，表面粗糙度为Ra6.3µm，公差等级为IT12，查表4-2可知粗铣即可。
⑥ 换档叉头两侧面，表面粗糙度为Ra6.3µm，公差等级为IT12，查表4-2可知粗铣即可。
⑦操纵槽，宽度14.2mm,表面粗糙度为Ra12.5µm，公差等级为IT12，查表4-2可知粗铣即可。
4.2拟订加工工艺路线
表4-3加工方案
工序号
工序内容
设备
00
毛坯锻件
10
热处理正火
20
铣换档叉头左端面，尺寸58mm
铣换档叉头右顶端面，尺寸56mm
XA6132卧式铣床，专用夹具，三面刃铣刀，0~200mm/0.02mm游标卡尺
30
钳：
校正换档叉
钳工台
40
钻、扩、铰Φ15.81F8孔
Z525钻床
50
粗铣换档叉脚外凸端面
铣换档叉脚内平端面
铣床
60
铣换档叉脚内侧面及叉脚两端面倒角1.1×45゜
铣床
70
铣换档叉头两侧面
铣床
80
铣操纵槽（槽平面段两边倒角０.８×45゜）
铣床
90
铣未钻螺纹孔端面
铣床
100
钻、攻螺纹孔M10×1-7H
钻床，机用丝锥
110
换档叉脚局部淬火
120
磨削换挡叉头两侧面
130
清洗
140
检验
5．确定机械加工余量、工序尺寸及公差
加工余量可采用查表修正法确定。
换档叉零件第一道工序各工步无基准转换，其余各表面加工均用统一基准且基准重合，故只需查得加工余量以及根据零件情况确定加工余量，便可确定工序尺寸。
为保证换档叉脚局部淬火淬深，更要进行一个工艺尺寸链的计算。
根据上述原始资料和加工工艺，查各表面加工余量，确定各表面加工余量，工序尺寸及公差，如表5-1所示。
表5-1机械加工余量及工序尺寸
工序号
工序内容
单边余量/mm
工序尺寸/mm
表面粗糙度Ra/mm
20
铣换档叉头孔位置左端面
２
５８
12.5
铣叉头右顶端面
２
５６
12.5
40
钻Φ15.81F8孔
７
Φ14
12.5
扩Φ15.81F8孔
0.8
Φ15.6
6.3
铰Φ15.81F8孔
0.21
Φ15.81F8
3.2
孔口倒角
0.4
0.4
12.5
50
铣换档叉脚外凸端面
1.9
8.1
12.5
铣换档叉脚内平端面
1.6
6.5
12.5
60
粗铣换档叉脚内侧面
2
510+0.1
6.3
70
铣换档叉脚内侧面
4.25
9.65-0.250
6.3
80
铣操纵槽
7.1
14.2
12.5
90
铣未攻螺纹孔M10×1-7H端面
1.3
12.7
12.5
100
定位,钻Φ8孔
4
Φ8
12.5
攻螺纹孔M10×1-7H
1
M10×1-7H
120
磨削换挡叉头两侧面
0.3
5.9-0.150
6.3
6．选择机床及工艺设备
6.1选择机床
⑴工序10，60，70，80，90，铣换挡叉头两端面，叉脚两端面几内侧面时，为提高效率，采用两把镶齿三面刃组合铣刀同时加工，铣操纵槽因要铣出半圆R7.1，所以选用特制直径为φ14.2的圆柱立铣刀，以达到要求。
考虑到零件为成批生产，应选用范围广的机床，因此选用XA6132型卧式铣床能满足要求；工序50用立式铣床。
⑵工序40
由于加工零件轮廓尺寸不大，工序包括4个工步，为减少换到时间，选用Z525钻床比较合适。
⑶工序100
攻螺纹孔M10×1-7H。
由于钻φ8的孔的直径较小，故可采用专用夹具在立式钻床上加工，攻螺纹用M10×1-7H的丝锥。
6.2刀具选择
该零件无特殊表面，成批生产，一般采用通用或标准刀具。
钻-扩-铰φ15.81F8的孔及倒角，均可用标准刀具，φ14mm标准麻花钻，φ15.6P10扩孔钻；φ15.81P10机用铰刀，φ8直柄麻花钻。
查表5-40可知，铣换挡叉头的两端面，两侧面，叉脚两内侧面，可选高速刚错齿三面刃铣刀，其规格为：
直径d=100mm，宽度L=30mm,齿数Z=10mm，孔径D=30mm,铣操纵槽因要铣出半圆R7.1，所以选用特制直径为φ14.2的圆柱立铣刀;特殊定制直径d=100mm,L=14.2,D=30mm,z=10mm的镶齿的三面刃圆弧铣刀，叉脚两端面用d=125mm,D=40mm,L=40mm,Z=14的镶齿套式面铣刀。
6.3选用夹具
该零件加工工序40采用三爪自定心卡盘,其余工序需用专用夹具加工。
6.4选择量具
该零件属于批量生产，一般采用通用量具。
⑴选择钻-扩-铰φ15.81F8孔量具.
现按照计量器的不确定地选择该表面加工时所用量具,叉头两端面间距56mm，换挡叉头两侧面间距9.65（0-0.25）mm,套轴筒外径25.5mm,其公差分别为Tce=0.25,和Tt=1.2,粗糙度要求分别为Ra12.5um和Ra6.3μm.查表5-56和表5-59，可选用0-200mm/0.02mm的游标卡尺达要求。
铰孔φ15.81F8，此时达到的公差的等级为IT8，由于精度高，加工时每个工件部需要进行测量，故选用极限量规，孔量具选用锥柄圆柱塞规。
⑵选择铣换挡叉脚两端面,内侧面,铣操纵槽的量具,换挡叉脚两端面的距离,,内侧面,铣操纵槽的间距的公差等级都为IT12均可选用分度值为0.02mm,测量范围为0-200mm的游标卡尺。
⑶攻螺纹孔M10×17H
钻φ8孔表面公差等级要求为IT12，可选用0-200mm/0.02mm的游标卡尺
⑷对换挡叉脚的两端面吹砂
查表5-56和表5-59，可选用0-200mm/0.02mm的游标卡尺。
根据生产类型和满足被加工零件的技术要求，且结合工厂现有的生产条件，个工序所选用的机床设备和工艺装备如下表6-2所示：
表6-2机床设备和工艺装配表
工序号
工序内容
机床设备和工艺装备
10
铣换挡叉头左端面及右顶端面
XA6132卧式铣床，专用夹具，P10三面刃铣刀，0-200mm游标卡尺
40
⑴钻φ15.81F8孔
⑵扩φ15.81F8孔
⑶铰φ15.81F8孔
⑷孔口倒角
φ14标准麻花钻,0-200mm的游标卡尺,φ15.6mmP10扩孔钻,φ15.81F8P10机用绞刀,φ15.81F8孔用塞规
50
铣叉脚两端面
XA6132型卧式铣床,专用夹具,0-200mm/0.02mm游标卡尺
60
铣叉脚内端面
XA6132型卧式铣床,专用夹具,P10三面刃铣刀,0-200mm/0.02mm游标卡尺
70
铣叉头两端面
同工序60的设备
80
铣操纵槽
同工序60的设备
90
铣未攻螺纹孔端面
同工序60的设备
100
钻,攻丝螺纹孔M10×1-7H
Z525台式钻床,专用夹具,φ8直炳麻花钻,M10×1-7H机用丝锥,0-200mm/0.02mm游标卡尺
7．确定切削用量及基本用时
7.1工序40
1）15.8F8（+0.043+0.016）孔至φ15
①确定进给量f
根据《机械制造设计课程设计指导》以下简称《指导》表5-113，取f=0.02d0=0.02×15mm/r=0.30mm/r,根据Z525（见《机械制造设计课程设计指导》表5-113）实际纵向进给量取f=0.36mm/r.
②确定切削速度Vc
查《指导》表5-113，取Vc=20m/min
③确定机床主轴转速n.
n=
根据《指导》表5-3，按机床实际转速取n=392r/min,实际切削速度vc=
④计算基本时间Tj。
被加工孔的长度l=42.9mm
切入量y=
=
=5.3—6.3mm
式中
为钻头直径（mm）；
为钻头半顶角；常为
。
取y=6mm，切出量
=4mm
=
⑤确定辅助时间
查《指导》表5-153得，变换刀架的时间为0.05min，变速或变换进给量的时间为0.02min，启动和调节切削液的时间为0.05min，共计
=0.12min。
2）φ15.8F8（+0.043+0.016）孔至φ15.75
方法同上，查《指导》表5-114，背吃刀量
=0.375mm，选进给量f=0.48mm/r,机床转速n=392r/min,切削速度
，基本时间
，辅助时间
=0.44min。
3）15.8F8（+0.043+0.016）孔
查《指导》表5-117，背吃刀量
=0.025mm，选择进给量f=0.28mm/r,主轴转速n=195r/min,切削速度
，基本时间
，辅助时间
=0.56min。
4）倒角C0.4
取n=760r/min,基本时间
，辅助时间
=0.08min。
7.2工序70
已知工件材料35＃钢，硬度为180HBS，高速刚错齿三面刃铣刀直径d=100mm，齿数z=18，已知铣削宽度a
=4.25mm，铣削深度a
=18.4mm
1.确定每齿进给量查《机械制造技术课程设计指导书》表5-122,f
=0.02～0.03mm/z,取f
=0.02mm/z
2.确定切削速度查《机械制造技术课程设计指导书》表5-124,Vc＝20～40m/min，取Vc＝30m/min
3.确定主轴转速n=1000V/∏d=1000×30/3.14×100=95.54r/min查《机械制造技术课程设计指导书》表5-8，相近的主轴转速n=95r/min工作台进给量fm=125mm/min
则切削速度Vc=∏dn/1000=3.14×100×95/1000=39.83m/min
4．确定加工时间
Tj=L+L1+L2/Fm=56+200+3/125=2.07min
启动机床的时间为0.02min.取量具并测量的时间为0.5min共计T辅助2.59min
7.3工序100，攻螺纹孔M10×4-7H
⑴①确定进给量f
查表5-113得，f=（0.01-0.02）d,考虑钻头直径小，刚性差，选进给量量选小值，取f=0.01d=0.01×8=0.08mm/r,台式钻床没有自动进给系统，均采用手动进给。
②确定切削速度Vc
查表5-113得，加工材料为合金钢，考虑到孔径小，切削速度可高些，鼓取Vc=20m/mm
③确定钻床主轴的转速n
n=1000Vc/dπ=1000×20/8π=796.2r/min
按表5-3，Z525台式钻床主轴转速可取835r/min，实际切削速度Vc=21m/min.
④计算基本时间Tj
M10*1-7H应钻孔深L=8mm，切人量y=[d/2cotφ+（1-2）]mm=[8/2cot60°+（1-2）]mm=3.4-4.4mm,取y=4mm,切人量Δ=4mm.
Tj=l+y+Δ/nf=8+4+4/835×0.08min=0.24min.
确定辅助时间Tf,查表5-153取工件装夹时间为0.5min，启动机床时间为0.02min，共计Tf=0.52min.
⑵①确定攻螺纹进给量f
因为p=1mm,所以f=1mm/r,查表5-3取Z525钻床主轴转速为n=320r/mm,即机用丝锥转速为320r/min.
②确定攻螺纹的基本时间Tj
Tj={（L+L1+L2/fn）+（L+L1+L2/fn1）}
L1=（1-3）p=1-3,取L1=2
L2=（2-3）p=2-3,取L2=3。
使用丝锥的数量Z=1，丝锥回程的转速为N=320r/min,
Tj={（8+2+3/1×320）+（8+2+3/1×320）}×1=0.08min
③由表5-153确定辅助时间Tf
将钻头换成丝锥02min,丝锥上刷油0.1min，启动机床0.02min，移动摇臂和丝锥对准钻套0.06min，取下工件0.3min，共计Tf=0.68min.
8．填写工艺文件
按上述所确定的工艺过程和工艺参数填写机械加工工艺过程卡，如表8-10所示；填写机械加工工序卡片，如8-11至8-20所示。
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
00
工序号
机械加工工艺过程卡片
荆楚理工学院机械工程学院
检：
终检
辅助：
清洗
吹砂：
对换挡叉脚两端面吹砂
热处理叉脚局部淬火，硬度45HRC，淬深0.7~1.2mm
钻，攻螺纹孔M10×1－7H钻φ8mm孔深8mm
铣未攻螺纹孔端面
粗铣操纵槽至图样要求
铣叉头两侧面，保证9.65（）mm
铣换档叉脚内侧面，保证51（）mm
铣换档叉
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